03.03.2021 - Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV)

Las proteínas vegetales sustituyen a las materias primas derivadas del petróleo

Agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices

Al igual que la celulosa, la lignina y las grasas, las proteínas son materias primas renovables. Su potencial para la industria química sigue estando en gran medida sin explotar. Los equipos de investigación del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envases IVV colaboran con sus socios para cambiar esta situación, con la idea de utilizar las prometedoras propiedades tecnofuncionales de las proteínas vegetales para aplicaciones industriales. El objetivo del proyecto TeFuProt es abandonar el petróleo y utilizar más las materias primas renovables.

Aunque las proteínas de origen vegetal desempeñaban un papel fundamental en la industria química hace cien años, como agente aglutinante o adhesivo, por ejemplo, su uso ha disminuido desde el auge de la industria petroquímica. Los socios que participan en el proyecto TeFuProt, cuyo nombre es la abreviatura de proteína tecnofuncional, pretenden cambiar todo esto y obtener proteínas para aplicaciones industriales a partir de residuos agrícolas. El objetivo de este enfoque de la bioeconomía es contrarrestar la escasez y el aumento de precios a largo plazo de las materias primas fósiles y utilizar materias primas renovadas como alternativa al petróleo.

La colza como fuente de proteínas

La transformación de materias primas agrícolas como la colza da lugar a grandes cantidades de proteínas. Estas proteínas son un subproducto de la recuperación del aceite de colza, un proceso que extrae el aceite de la semilla. Los subproductos que contienen proteínas, denominados harina de colza y torta de prensado de colza, quedan atrás. "Hasta ahora, este residuo se ha utilizado principalmente como alimento en la ganadería. Pero este uso es limitado debido a los subestados amargos que contienen", explica Andreas Fetzer, científico del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Embalajes IVV de Freising. Debido a sus propiedades funcionales, como la capacidad de formar espumas, geles y películas, y su capacidad de retener agua, las fracciones proteicas de la torta de colza tienen un enorme potencial para una amplia gama de aplicaciones técnicas. Son ideales como aditivos para pinturas, barnices, adhesivos, lubricantes, materiales de construcción, detergentes y polímeros. "Las proteínas vegetales están abriendo la puerta al desarrollo de productos novedosos, sostenibles y de base biológica con propiedades mejoradas", explica Fetzer. Y esto también reduce nuestra dependencia de los recursos fósiles e impulsa una producción respetuosa con el clima".

Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envases IVV se encargaron de investigar cómo aislar las proteínas de la harina de colza y de la torta de colza y de desarrollar los procesos necesarios. También se encargaron de la modificación y preformulación de las proteínas de manera que pudieran entregarse a los socios de desarrollo para que las probaran, bien en forma de polvos secos, bien en solución líquida. También se analizaron las propiedades tecnofuncionales, como la solubilidad, el comportamiento espumante y emulsionante, así como las propiedades de formación de películas. Además del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Embalaje IVV, se encargó a ANiMOX GmbH y Naturstoff-Technik GmbH (2014-2017) la fabricación y el perfeccionamiento de la proteína.

Agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices

Las propiedades de formación de películas, en particular, produjeron resultados convincentes en las pruebas: "Al secar las proteínas disueltas en agua, a las que se añadió un plastificante de base biológica, en una placa de Petri, el agua se evapora y las proteínas se entrecruzan para formar una película estable. Así, las proteínas son principalmente adecuadas como agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices, tintes para madera o revestimientos de parqué que suelen contener materias primas derivadas del petróleo. Los acrilatos, por ejemplo, pueden ser sustituidos por preparados proteicos", explica Fetzer. Además, las proteínas muestran la capacidad de unir eficazmente los colorantes o de actuar como barreras. Esto demostró una ventaja añadida del recubrimiento a base de proteínas, especialmente en el sector de la madera: Se impidió eficazmente que los colorantes se "desangraran" de la madera.

Fetzer y sus colegas lograron recuperar cuatro tipos de proteínas mediante cuatro procesos distintos. "Desaceitamos, trituramos y disolvemos la torta de colza en agua. La mezcla se centrifuga para separar los sólidos de los líquidos. Después, refinamos el extracto acuoso con las proteínas disueltas", dice el científico al describir la secuencia del proceso. Los aislados de proteínas recuperados suelen tener un contenido de proteínas superior al 90%.

Oportunidad de crear innovaciones rompedoras

El trabajo del proyecto a largo plazo de los 18 socios en total ha producido una serie de productos prometedores, algunos de los cuales ya están disponibles como prototipos. Entre ellos se encuentran películas biodegradables como material de envasado para bolsas de detergente, por ejemplo, o como recubrimiento de plantas, así como tableros de fibra a partir de residuos de producción, y aglutinantes modificados con proteína de colza. Las espumas aislantes ignífugas para la industria de la construcción o las espumas moldeadas para envases, la protección de fibras y los inhibidores de la transferencia de colorantes en detergentes ecológicos, los componentes espesantes para lubricantes o los aglutinantes para lacas lubricantes y los aditivos en agentes de limpieza universales para superficies de madera completan la lista de soluciones innovadoras. "En muchos casos, hemos conseguido integrar las proteínas en los productos y generar propiedades con valor añadido", afirma el investigador. Los próximos pasos consisten en optimizar los preparados y dejarlos listos para el mercado. El objetivo a largo plazo de los socios es sustituir los productos de base petroquímica por otros de base biológica a gran escala y crear valor añadido mediante el uso de proteínas vegetales.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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